Question

【題目】CO、CO2是火力發電廠釋放出的主要尾氣，為減少對環境造成的影響，發電廠試圖采用以下方法將其資源化利用，重新獲得燃料或重要工業產品。

（1）CO與Cl2在催化劑的作用下合成光氣（COCl2）。某溫度下，向2L的密閉容器中投入一定量的CO和Cl2，在催化劑的作用下發生反應：CO（g） +Cl2（g） COCl2（g） ΔH = a kJ/mol反應過程中測定的部分數據如下表:

①反應0～2min末的平均速率v（COCl2）=__________mol/（L·min）。

②在2min～4min間，v（Cl2）正______v（Cl2）逆 （填“>”、“=”或“<”）， 該溫度下K =______。

③已知X、L可分別代表溫度或壓強，下圖表示L一定時，CO的 轉化率隨X的變化關系。

X代表的物理量是__________；a_________0 （填“>”，“=”，“<”）。

（2）在催化劑作用下NO和CO轉化為無毒氣體：2CO（g）＋2NO（g）2CO2 （g）＋N2 （g） ΔH=－748 kJ·mol-1

①一定條件下，單位時間內不同溫度下測定的氮氧化物轉化率如圖1所示。溫度高于710K時，隨溫度的升高氮氧化物轉化率降低的原因可能是____________________。

②已知：測定空氣中NO和CO含量常用的方法有兩種，方法1：電化學氣敏傳感器法。其中CO傳感器的工作原理如圖2所示，則工作電極的反應式為______________________；方法2：氧化還原滴定法。用H2O2溶液吸收尾氣，將氮氧化物轉化為強酸，用酸堿中和滴定法測定強酸濃度。寫出NO與H2O2溶液反應的離子方程式_______________。

（3）用CO和H2可以制備甲醇，反應為CO（g）+2H2（g） CH3OH（g），以甲醇為燃料，氧氣為氧化劑，KOH溶液為電解質溶液，可制成燃料電池（電極材料為惰性電極）若電解質溶液中KOH的物質的量為0.8mol，當有0.5mol甲醇參與反應時，電解質溶液中各種離子的物質的量濃度由大到小的順序是_______________。

Answer 1

【答案】 0.1 = 5 溫度 < 溫度升高到710K時，反應達到平衡狀態，由于該反應是放熱反應，升高溫度，平衡逆向移動，氮氧化物轉化率降低 CO-2e-+H2O＝CO2+2H+ 2NO+3H2O2＝2NO3-+2H2O+2H+ c（K+）>c（CO32-）>c（HCO3-）>c（OH-）>c（H+）

【解析】（1）①0~2min末△n（COCl2）=△n（CO）=1.2-0.8=0.4mol，△C（COCl2）==0.2mol/L，v（COCl2）==0.1mol/（Lmin）； ②在2min~4min間，2min末△n（Cl2）=△n（CO）=0.4mol，剩余氯氣等于0.2mol；到0.4min物質的量不變，所以達到平衡狀態，所以v（Cl2）正=v（Cl2）逆；據以上分析，CO、氯氣、COCl2剩余濃度分別是： =0.4mol、=0.1mol、=0.2mol，K==5；③隨X的升高CO的轉化率降低，故X不是壓強，故是溫度；所以正方向是放熱反應，a<0；（2）①溫度升高到710K時，單位時間內反應達平衡，該反應是放熱反應，升高溫度，平衡向左移動，轉化率降低；②一氧化碳在這極轉變成二氧化碳，化合價升高，反應：CO－2e－＋H2O＝CO2＋2H+；NO與H2O2溶液反應的離子方程式：2NO＋3H2O2＝2NO3－＋2H2O＋2H+；（3）以甲醇為燃料，氧氣為氧化劑，KOH溶液為電解質溶液，發生的反應：2CH3OH+2KOH+3O2=K2CO3+H2O，0.5mol甲醇和0.8mol氫氧化鉀反應，溶液中只剩余碳酸鉀，所以濃度大小關系：C（K+）＞C（CO32﹣）＞C（HCO3﹣）＞C（OH﹣）＞C（H+）。